铜管棒车间设计 (design of copper tube and bar work shop)

以铜及铜合金铸锭和连铸管坯、棒坯为坯料，采用塑性加工工艺，生产铜管棒材，或以铜带为坯料，生产焊接铜管的铜加工厂车间设计。

铜管棒材产品按其加工方法分为挤制管、拉制管、焊接管、挤制棒和拉制棒等五种。各种产品的常用规格为：挤制管声20～，300×1．5～42．5mm、拉制管≠0．5～360×0．1～15mm、焊接管庐4～76×0．1～3mm、挤制棒≠5～160mm、拉制棒声5～80mm。管棒材以圆形截面居多，方形和异形截面的较少。产品以挤压、退火、加工硬化和淬火一时效等状态供应用户。

铜管棒车间设计内容主要为：工艺流程选择、设备选择和车间配置。

工艺流程选择挤制铜管棒材、拉制铜管棒材、焊接铜管采用不同的生产工艺。

挤制铜管棒材是以圆铸锭为坯料，经加热后挤压，再经矫直、锯切成成品。

拉制铜管棒材的生产工艺是先用挤压、水平连铸或热轧三种方法生产出管棒坯。管坯经过轧制、拉伸生产出管材，棒坯经过拉伸生产出棒材。(1)挤压坯。生产方法与挤制管棒材相同。这种方法生产的挤压坯料质量好，生产时变换规格方便，是采用最多的一种供坯方法。(2)水平连铸坯。由铜熔铸车间提供。其生产工序少、成本低，但品种规格受限制，主要用于生产锡磷青铜、无氧铜、磷脱氧铜和单相黄铜等管棒坯。(3)热轧坯。将锭坯加热后用斜轧穿孔法生产管坯或用孔型轧制法生产棒坯。这种方法生产效率高、加工成本低，但变换规格受到限制，主要用于大批量轧制声70～150mm的紫黄铜管坯或声7～30mm的棒坯。水平连铸法和热轧法生产的坯料表面质量比较差，须经过车皮或扒皮，有时还要进行均匀化处理，才能进行冷轧或拉伸。

管坯经轧管、拉伸、退火、酸洗和精整等工序生产拉制管(图1)。棒坯经拉伸、退火、酸洗和精整生产拉制棒(图2)。制品的性能是采用冷作硬化和热处理方法得到的。

焊接管是采用厚度接近管壁厚度的冷轧带材做坯料，经成形、焊接而成。一般需要再经过拉伸和退火制成成品。这种工艺多用于生产中小直径管材。

设备选择包括加热炉、挤压机、斜轧穿孔机、棒材热轧机、冷轧管机、拉伸机、退火炉和酸洗、焊管、精整和检验设备等的选择。

加热炉有环形转底式、推料式、步进式(见铜板带箔车间设计)和感应式四种。感应加热电炉加热速度快、金属氧化少、开炉停炉方便，但加热成本较高，主要用于挤压前铸锭的加热。824挤压机由挤压机本体、供锭机、压余分离装置、水封装置、制品冷却运输机、中断锯和卷取机等组成。一般采用油泵直接传动的卧式挤压机，有双动式和单动式两种。前者用于挤制管材、棒材和异型材；后者仅用于挤制棒材和异型实心材。挤压机的吨位根据制品截面与生产规模确定，双动挤压机的吨位一般为12～50MN，单动挤压机为8～50MN。图1铜及铜合金管材生产工艺流程示意图软状态拉制棒硬状态拉制棒图2铜及铜合金棒材生产工艺流程示意图斜轧穿孔机有二辊式和三辊式两种。二辊式穿孔机工具寿命长、孔型调整简单，采用的较多。三辊式穿孔机变形条件较好，可用于穿轧某些难变形的铜合金。

棒材热轧机有横列式和连续式两种。(1)横列式轧机一般由1～3个三辊式粗轧机架、5～9个交替二辊式中、精轧机架和升降台、辊道、围盘、回线坡道、卷取机、冷床和切断机等设备组成。成品轧出速度为5～12m／s。(2)连续式无扭转、微张力、单线高速轧机，由粗轧机架和8～15个串列的中精轧机架、飞剪、清洗装置和卷取设备等组成。轧机出口速度为15～20m砖。连续式轧机的设备质量小，生产效率比较高，劳动条件比较好，适于大批量生产小直径棒坯和线坯。

冷轧管机有二辊式和三辊式两种。(1)二辊式冷轧管机。冷加工率达80％以上，可同时轧1～4根料，轧出的管坯壁厚偏差小、表面光洁，多用于年产3000t以上规模管材生产线的中间轧制。(2)三辊式冷轧管机。轧出的管材精度高、表面质量好，但生产效率较低，主要用于精密轧制薄壁管。

拉伸机有直线式和卷筒式两种。(1)直线式拉伸机。拉力为5～2000kN，可同时拉伸1～9根直条管棒材；最高拉伸速度为120m／rain。拉伸长度一般为5～9m，最长的可达50m；拉伸范围：管材为声3～400mm，棒材为声5～80ram。此种拉伸机的传动方式有链式、钢丝绳式、齿条式和液压式四种。链式拉伸机拉伸速度快，采用的最多；其余三种的拉伸速度均匀，管坯行走平稳，常用于拉伸高质量的异型管和薄壁管。(2)卷筒拉伸机。有卧式、正立式和倒立式三种。卧式拉伸机的拉力大、速度低，主要用于拉伸大截面的成卷管材和异形棒材。正立式拉伸机常用于空拉巾20ram以下、卷重较小的紫铜管和巾5～10ram棒材。倒立式拉伸机的卷筒直径为中800～3000mm，拉伸管材的范围为巾3～50ram，拉伸速度达1000m，／min，拉伸过程中连续落铜tong料，盘管长度可至几千米，加工成品率高，生产能力为链式拉伸机的3～5倍；巾1000mm以下的倒立式卷筒拉伸机主要用于棒材的粗拉伸。

退火炉有箱式、连续式和接触退火式等。(1)箱式退火炉。分固定炉底和台车式活动炉底两种，可用气体或液体燃料，也可用电，适于多种规格直条形或成卷管棒制品的成批退火。(2)连续式光亮退火炉。一般采用辊道炉，由加热室、冷却室、前后真空室和装出料机构组成。炉内充保护性气体进行光亮退火，退火制品表面质量好，适合于直条制品和成卷制品的退火。(3)接触退火装置。常用于退火温度较高的铜合金直条制品的退火。

酸洗设备用于清除挤压后或退火后制品表面的氧化物。由酸液槽、冷水槽、热水槽、专用起重机和槽边抽风系统组成。

焊管机列由带材开卷、平整、对焊连接、切边、管坯预成形、惰性气体保护焊接、焊缝处理、退火、矫直和切断设备等组成。当生产焊接拉伸管时，在退火工序后增加联合拉伸机，拉伸至成品尺寸后矫直、切断或卷曲成盘管。

精整设备有矫直机、锯床和联合拉伸精整机等。(1)矫直机。有双曲线式、正弦式、型辊式和压力矫直等四种类型。双曲线辊面矫直机主要用于矫直夺6～160ram圆截面的管棒材；正弦式矫直机常用于矫直巾10ram以下的圆截面制品；型辊式矫直机用于矫直异型材；压力矫直机用于矫直大截面的管棒材。(2)锯切设备。有弓形锯、圆盘锯、砂轮片切割机和自动切管机等。(3)联合拉伸精整机列。具有连续拉伸、矫直、探伤、定尺剪切、抛光和卷取等功能，用于拉伸和精整声3～30ram的管棒材。

检验设备有无损探伤、水压试验和流量检测装置等。无损探伤装置用于检验制品内部缺陷。水压试验机用于检验管材的耐压能力。气压和流量试验装置用

于检验小直径管材的气密性和气体通过量。

车间配置热加工设备一般布置在车间头部，其它设备按生产流程分区集中配置或按生产线配置。退火和酸洗设备尽量集中在一个区域内。在同一个车间内既生产管材又生产棒材时，除共用设备(如挤压机、退火炉、酸洗设备)外，其他设备分别配置在不同的跨间。产品包装在车间内进行。主要生产设备的上料、卸料位置附近要留出在制料存放面积。(图3)